引力波觸發(fā)的漣漪(圖片來自http://www.comgeo.net/archives/24179#more-24179)
中國天氣網(wǎng)訊 日前國外幾大網(wǎng)站同時(shí)刊登一個重大天文發(fā)現(xiàn)-來自大爆炸的引力波證據(jù)。北京時(shí)間18日凌晨,哈佛-史密森天體物理中心的John Kovac博士向世界宣布,他和他的團(tuán)隊(duì)找到了宇宙大爆炸的第一手證據(jù)。
這些引力波是“大爆炸的第一個顫動”。他們的數(shù)據(jù)顯示了引力波,或時(shí)空漣漪的第一手圖像,最終證實(shí)了量子力學(xué)與廣義相對論之間有著很深的關(guān)系?!疤綔y這個信號是今天宇宙學(xué)中最重要的目標(biāo)之一。許多人的許多工作都為這個做準(zhǔn)備?!盉ICEP2團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人John Kovac說,他是哈佛-史密森天體物理中心的物理學(xué)家。
這些開創(chuàng)性的結(jié)果來自BICEP2望遠(yuǎn)鏡對宇宙微波背景的觀測-大爆炸遺留下來的微弱光線。這余輝中的細(xì)小波動提供了早期宇宙條件的線索。例如,天空中溫度的細(xì)小差異顯示了宇宙中哪部分密度比較大,最終凝聚成星系和星系團(tuán)。
這是利用美國宇航局威爾金森各向異性探測器(WMAP)長達(dá)9年時(shí)間內(nèi)積累的數(shù)據(jù)構(gòu)建的詳盡的宇宙初期全天地圖。這張圖像可以看出宇宙微波背景在空間上分布的微小不均一性。(圖片來自:http://tech.sina.com.cn/d/2014-03-18/01139248537.shtml)
雖然宇宙微波背景只是光的一種形式,但是它展現(xiàn)了光的所有性質(zhì),包括偏振。在地球上,太陽光經(jīng)過空氣散射,變成偏振的,這就是為什么偏振太陽鏡有助于減少眩光。在太空中,宇宙微波背景經(jīng)原子和電子散射,也變成偏振的。BICEP2團(tuán)隊(duì)捕捉到了稱為’B-模式’的一種特殊偏振狀態(tài),這表明了古老光線在偏振方向上呈扭轉(zhuǎn)或’卷曲’的形式。
引力波在行進(jìn)時(shí),會擠壓太空,而且這種擠壓會在宇宙微波背景中產(chǎn)生一種截然不同的形式。引力波具有偏手性,很像光波,會有左旋和右旋偏振。由于渦旋形B-模式具有偏手性,所以它們是引力波一個獨(dú)特的簽名。這是引力波穿越原始天空的第一張直接的圖像。
小組從1度到5度檢查了天空的空間尺度(這個尺度是滿月的2到10倍的寬度)。為了做這些,他們跑到了南極,因?yàn)槟抢锖洹⒏稍?、空氣穩(wěn)定?!澳蠘O是最近能到達(dá)太空且還在地球上的地方,”Kovac說,“它是地球上最冷、最干凈的地方,尤其適合觀測來自大爆炸的微弱微波?!?/P>
探測到B-模式偏振信號比很多宇宙學(xué)家預(yù)期的要強(qiáng)烈很多,他們也很驚訝。小組分析了3年多的數(shù)據(jù),以盡量排除任何誤差。他們也假設(shè)星系塵埃是否會引起觀測到的形式,但是數(shù)據(jù)顯示這是極不可能的。“這好比我們在干草堆中尋找一根針,卻發(fā)現(xiàn)一個鐵撬,”合作領(lǐng)導(dǎo)人Clem Pryke說(美國明尼蘇達(dá)大學(xué))。
這項(xiàng)工作對于一些我們最基本的問題提供了新的見解:為什么我們存在?宇宙是怎么開始的?這些結(jié)果不僅僅是爆炸的一個確鑿證據(jù),它們還告訴我們爆炸是什么時(shí)候發(fā)生的,這個過程有多大的威力。(楊亞芬編譯)